3.1. Геодезическая основа карты

Система координат - устанавливает начальные (исходные) точки, поверхности или линии отсчета необходимых величин - начало отсчета координат, единицы их исчисления. В картографии и топографии наибольшее применение получили системы географических, прямоугольных и полярных координат.

Пункты Государственной геодезической сети представляют собой систему точек земной поверхности, взаимное положение которых определено в единой системе координат и высот над уровнем моря на основе геодезических измерений. Эти точки надежно закреплены и обозначены на местности специальными геодезическими знаками – сооружениями в виде деревянных или металлических сигналов и пирамид.

Геодезическая основа карты – это совокупность геодезических данных, необходимых для создания карты и определяющих положение объектов на карте по широте, долготе и абсолютной высоте. К ним относят параметры принятой для картографирования поверхности, систему координат и определенные в этой системе координаты опорных пунктов (пунктов Государственной геодезической сети).

Рис. 113. Геодезические сигнал и пирамида [Южанинов В.С., 2001]

Эллипсоид вращения – геометрическое тело, которое образуется при вращении эллипса вокруг его малой оси. Малая ось эллипсоида совпадает с полярной осью Земли.

Вследствие сложности фигуры картографируемого тела ее заменяют наиболее близко подходящей к ней математически правильной поверхностью. Обычно это шар или эллипсоид вращения.

Вычисление и уточнение размеров земного эллипсоида, начатое еще в XVIII в., продолжается и сейчас. Теперь для этого используются спутниковые наблюдения и точные гравиметрические измерения.

Триангуляция – это метод определения положения опорных геодезических пунктов на местности путем построения систем смежно расположенных треугольников, в которых измеряют их углы и (с помощью базиса) длину одной исходной стороны в их ряду, а длины других сторон вычисляют.

Размеры земного эллипсоида выводились неоднократно различными учеными на основании результатов астрономо-геодезических и гравиметрических работ. В разных странах для вычисления своих триангуляций используют различные эллипсоиды. Например, в США и Канаде до недавнего времени использовали эллипсоид Кларка, рассчитанный еще в 1866 г., во многих странах Западной Европы и некоторых государствах Азии принят эллипсоид Хейфорда, вычисленный в 1909 г. В бывших английских колониях – в Индии и странах Южной Азии – используют рассчитанный англичанами в 1830 г. эллипсоид Эвереста.

В России для производства карт принят референц-эллипсоид Ф.Н. Красовского, вычисленный в 1940 г. До 1942 г. в России применяли эллипсоид Бесселя 1841 г.

Рис. 114. Системы координат. Международный эллипсоид WGS-84, референц-эллипсоид Ф.Н. Красовского.

Рис. 115. Кронштадтский футшток (фото И.В. Козловой, 2005)

Ориентирование зависит от выбора точки земной поверхности, в которой нормаль совпадает с отвесной линией. Точкой ориентирования референц-эллипсоида Ф.Н. Красовского служит центр круглого зала Пулковской обсерватории. Отклонение поверхности эллипсоида от геоида в пределах страны не превышает 100–150 м. Выбор центра зала Пулковской обсерватории как начала координат очень удачен, так как вблизи него от нуля Кронштадтского футштока измеряют все абсолютные высоты и рассчитывают орбиты космических аппаратов в стране.

В 1984 г. на основе спутниковых измерений вычислен международный эллипсоид WGS-84 (World Geodetic System), получивший мировое распространение благодаря американской глобальной системе спутникового позиционирования.

Система координат - устанавливает начальные (исходные) точки, поверхности или линии отсчета необходимых величин - начало отсчета координат, единицы их исчисления. В картографии и топографии наибольшее применение получили системы географических, прямоугольных и полярных координат.

В России создана общеземная координатная система ПЗ-90 (Параметры Земли, 1990), закрепленная пунктами космической геодезической сети. В 2000 г. Постановлением Правительства РФ ПЗ-90 принята в качестве единой государственной системы координат в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов космических аппаратов.

Всего в мире насчитывается около полутора десятков разных эллипсоидов.

Карты, составленные на основе разных эллипсоидов, получаются в несколько различающихся системах координат, что создает определенные неудобства. Однако для принятия единого международного эллипсоида требуется заново вычислить координаты и пересоставить все карты, что весьма затруднительно и дорогостояще.

 Несовпадения заметны, главным образом, на крупномасштабных картах при определении по ним точных координат объектов. Но на широко используемых географами средне- и мелкомасштабных картах такие различия не очень чувствительны. Более того, иногда вместо эллипсоида берут шар, при этом погрешности настолько малы, что никак не проявляются на большинстве географических карт.

Для того чтобы добиться наименьших искажений, применяют также способ двойного проектирования: сначала эллипсоид проектируют на шар, а затем шар – на плоскость.